声场流态化是将声波从流化床顶部或底部传入流化床中,达到改善颗粒流化质量的效果。声场流化床主要有两大优点:(1)声波能有效降低流化床中颗粒聚团的尺寸,使之在很低的操作速度下实现稳定流态化;(2)声能不受颗粒物性限制,可以采用辐射方式引入流化床而不需要内部构件等优点。本论文针对FCC颗粒、石英砂颗粒和生物质颗粒的声场流化特性以及声场射流流化床的流化特性进行了系统研究。在内径140 mm,高1600 mm的鼓泡流化床中,以FCC颗粒和石英砂颗粒为流化介质,采用光导纤维探针和差压变送器分别测定不同轴/径向位置的颗粒浓度信号和压力波动信号,考察外加声场对密相区颗粒浓度和压力脉动的影响。结果表明:声场的引入可以降低颗粒最小流化速度,声压级越大,最小流化速度越小;固定声压频率存在一个最佳频率范围颗粒最小流化速度最小。鼓泡床密相区FCC颗粒浓度沿轴向逐渐减小,沿径向呈抛物线分布。操作气速越大,FCC颗粒浓度越小。随着声压强度的增大,床层中心区和上部密相区FCC颗粒浓度增大。固定声压级,频率在100～400 Hz范围内FCC颗粒浓度较大,频率低于100 Hz或高于400 Hz时,声波的作用效果减弱。通过统计分析、功率谱分析和小波分析揭示外加声场对颗粒浓度信号的影响。结果表明:颗粒浓度功率谱呈现宽频且有明显主频的低频信号,声压越大主频的峰值越小,颗粒浓度信号的主频峰值随频率先下降后上升。对颗粒浓度信号进行5尺度离散小波变换,声场流化床中颗粒浓度信号高频部分增加,低频部分减小。气泡尺寸和鼓泡频率随声压的增大而减小,随声波频率的增大先减小后增大。在内径53 mm,高800 mm的声场鼓泡流化床中,采用压力探针研究生物质颗粒的流化特性,考察添加惰性组分和引入声场对生物质流化质量的影响。结果表明:添加惰性组分可以显著改善生物质流化质量,惰性组分质量分数越大流化质量越好。声场的引入可以使生物质在较高质量分数下实现流化,降低生物质颗粒的最小流化速度。声波强度越大,生物质颗粒的最小流化速度越小;固定声压级,在最佳频率范围内生物质颗粒最小流化速度最小。以FCC和石英砂颗粒为流化介质,采用光导纤维探针考察声场和射流耦合对颗粒流化的影响。结果表明:射流深度随射流气速、流化数和射流管径的增大而增大,随床料平均粒径和密度的增加而减小,声场的引入可以增大射流深度。对实验数据进行多元线性回归分析,得到了声场射流流化床水平射流的射流深度关联式,关联式的预测值与实验值吻合得较好。颗粒浓度径向呈抛物线分布,沿轴向高度颗粒浓度逐渐增大,其中射流区颗粒浓度最小,射流气速和流化数越大颗粒浓度越小。声场的引入可以减小气泡尺寸,增大颗粒浓度,扩大射流区域范围。